Устройство для диагностики функционального состояния человека-оператора Советский патент 1988 года по МПК A61B5/16 

1 .

Изобретение относится к области Медицинской техники и может быть ис пользовано для диагностики функционального состояния человека-оператора.

Цель изобретения - ускорение диагностики и повышение достоверности оп эеделения функционального состояния человека-оператора.

На чертеже изображено устройство ,щя диагностики функц аонального состояния человека-оператора, I Устройство содейжит блок элект- |)одов, включающий, по крайней мере, 1 етыре электрода 1 - 4. fSfiH отведе- йия электроэнцефалографических (ЭЭ1) Сигналов, блок усилителей, включающий 5 сш1ители 5 - 8 по числу электродов, рлок корреляторов, включающий корре- 4яторы 9 - 14 по числу сочетаний по ва из числа электродов, переключа л|ель 15 режима работы, программный б|лок 16, блок а.налого-цифровых преоб- р1азователей, включающий аналого-циф- преобразователи 17 - 22, блок п амяти, включающий элементы 23-28 памяти, блок цифроаналоговых преобра™ зователей, включающий дафроаналоговые преобразователи 29-34, блок вычисле- нИя модулей разности, включающий элементы 35 - 40 вычисления модулей разности, сумматор 41, первый компаратор 42, интегратор 43, второй компаратор 44, индикатор 45, источники 46 и 47 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В процессе диагностики автомати- чески оценивают принадлежность к

Q

j 0 5 д

5

эталонной области точки, отражающей текущее функциональное состояние.

Устройство работает в двух режимах. В первом режиме обучения формируют эталонную область точек функционального состояния человека-оператора. Во втором режиме автоматически оценивают принадлежность к данной эталонной области -точки отражающей текущее функциональное состояние человека-оператора в процессе мыслительной деятельности.

В начальный момент испытуемый находится в состоянии покоя. После включения устроййтва переключатель 15 режима работы устанавливают в первьй режим - режим обучения. В результате сигналы управления записью информации поступают на управляющие входы элементов 23 - 28 памяти. ЭЭГ сигналы отводят посредством электродов 1-4 от четырех точек на скальпе.

Далее снятые и усиленные усилителями 5-8 сигналы попарно поступают во всех шести возможных сочетаниях (по 2 из 4-х) на входы корреляторов 5-14, которые осуществляют вычисление параллельно в реальном масштабе времени. Значения коэффициентов корреляции, полученные на выходах корреляторов 9 - 14 в виде электрических сигналов соответствующих напряжений поступают через аналого-цифровые преобразователи 17 - 22 на входы соответствующих элементов 23 - 28 памяти и запоминаются в них.

Далее переключатель 15 режима работы переключают в режим диагностики; при котором с нькода программного блока 16 на управляющие входы элементов 23-28 памяти поступают сигналы считывания информации.

Испытуемому предлагают максимально быстро решить тестовую задачу. При этом снятые ЭЭГ сигналы, отражающие текущее функциональное состояние испытуемого, через усилители 5 - 8 поступают на корреляторы 9-14,

Электрические сигналы с выходов корреляторов 9-14 поступают на первые входы соответствующих элементов 35 - 40 вычисления модулей разности, на вторые входы которых поступают преобразованные в цифроаналоговых преобразователях сигналы с выходов соответствующих элементов 23 - 28 памяти, отражающие эталонную область точки функционального состояния-человека-оператора в покое.

Вычисленные модули разности эталонных и текущих значений коэффициентов корреляции поступают на входы сумматора 41. Напряжение на каждом из входов сумматора 41 соответствует для выбранной метрики расстоянию в пространстве коэффициентов корреляции между точкой текущего состояния и данной точкой эталонной последовательности, полученной в режиме обуче- йия.

Напряжение с выхода сумматора 41 поступает на инвертирукщий вход пер- вого компаратора 42, где оно сравнивается с напряжением, поступающим на неинвертирующий вход с источника 46 опорного напряжения. Если напряжение на инвертирующем входе компаратора 42 больше напряжения поступающего на его неинвертирующий вход, то на выходе формируется электрический импульс фиксированной длительности и амплитуды, поступающей на вход интегратора 43. Формирование этого импульса свидетельст вует о том, что расстояние между точкой текущего состояния и очередной точкой обучающей последовательности менее критического расстояния (Р). Напряжение на выходе интегратора тем вьше, чем больше число точек обучающей последовательности находится в пределах расстояния Р от точки текущего Состояния. С выхода интегратора электрический сигнал поступает на неинвертирующий вход второго компаратора 44 и сравнивается с подаваемым на его инвертирующий вход сигналом от источника 47 опорного напряжения. Это опорное напряжение

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соответствует критическому числу точек в пределах Р-окрестности, необходимому для установления принадлежности точки текущего состояния к множеству точек эталонной пос ледователь- ности. Если напряжение на неинвертирующем входе выше напряжения на инвертирующем входе, то на выходе компаратора 44 формируется свидетельствующий об этом электрический прямо- угольньш импульс, что означает наличие диагностируемого состояния. Этот ш- пульс, поступая на вход индикатора 45, вызывает его срабатывание.

Испытуемым предлагаются тестовые задания различного уровня сложности, в том числе задачи на нахождение члена числового ряда, которые предъявляются испытуемым в случайной последовательности. В соответствий с инструкцией испытуемый должен максимально быстро решить задачу и назвать ответ. После ответа следует пауза. Продолжительность паузы выбирается случайным образом в пределах 10-100 с. Во время пауз испытуемый находится в состоянии оперативного покоя.

ЭЭГ сигналы отводятся от четырех пунктов: симметричных лобных и затылочных монополярно. Использованный набор пунктов отведения ЭЭГ сигналов является специфическим для дифференцирования указанных состояний. Он определен по результатам специально выполненных авторами психофизиологических экспериментов как наиболее информативный. Дпя диагностики других компонентов функционального состояния, например для идентификации состояния развитого утомления, используется другой набор пунктов отведения .

Эталонное описание формируется индивидуально для всех испытуемых в начале каждого эксперимента. В память устройства вводятся значения коэффициентов корреляции, вычисленные для отдельных моментов времени на этапах состояния оперативного покоя. Затем устройство с помощью переключателя 15 режимов работы переводится в режим диагностики состояния и в дальнейшем осуществляется автоматическая оператих гая идентификация выбранного функцио.ч.шьного состояния с продолжительнос 1ью цикла диагностики 0,2 с. Идентификация сопровождается формированием импульсов на выходе устройства. Эти импульсы регистрируются .

Параллельно, по командам экспериментатора фиксируются моменты начала и окончания решения тестовых задач. Записи анализируются после окончания эксперимента и оценивается,вероят- ность совпадения сменяющих друг друга, истинных состояний испытуемого и соответствующих им сигналов на выходе устройства.

Устройство позволяет ускорить диагностику, повысить достоверность определения функционального состояния человека-оператора в процессе мыслительной деятельности и обеспечивает дифференцирование состояний оперативличающееся тем, что, с це- лью ускорения диагностики и повышения достоверности определения функционального состояния человека-оператора, в него введены блок корреляторов, блок аналого-цифровых преобразователей, блок памяти, блок цифроаналого- вых преобразователей и блок вычисления модулей разности, соединеннь1е последовательно, сумматор, первый компаратор, интегратор и второй компаратор, соединенные последовательно, а также переключатель режима работы,

г два источника опорного напряжения

и программный блок, при этом вход последнего .соединен с переключателем режима работы, а выход - с входами блока памяти, выходы корреляторов

Изобретение относится к.медицинской технике и может быть использовано для диагностики функционального состояния человека-оператора. Цель изобретения - ускорение диагностики и повышение достоверности определения функционального состояния. Для достижения цели в устройство введены блок

кого покоя и мыслительной деятельное- 2Q соединены с входами блока вычисления ти с вероятностью 0,87.модулей разности, а выходы последнего соединены с входами сумматора. Формула изобретения выходы блока усилителей соединены с

входами блока корреляторов, кроме

Устройство для диагностики функ-- 25 того, входы компараторов соединены с ционального состояния человека-опера- выходами соответствующих источников тора, содержащее блок электродов и опорного напряжения, а выход второ- блок усилителей, соединенные после- го компаратора соединен с индика- довательно, а также индикатор, о т - тором.